O baterie EV reconfigurabilă ar putea dura cu peste 20% mai mult în simulare
Chalmers a modelat o baterie EV reconfigurabilă care poate ocoli celulele slăbite. La 80 kWh și 12.000 km pe an, înlocuirea a fost amânată cu aproximativ 14 luni.
O singură celulă degradată poate limita durata de viață a întregului acumulator al unui automobil electric chiar dacă restul celulelor funcționează încă bine. Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie Chalmers din Suedia au evaluat o arhitectură reconfigurabilă care poate ocoli celulele slăbite și poate continua să folosească energia rămasă. Într-un scenariu modelat cu o baterie de 80 kWh și un rulaj anual de 12.000 km, înlocuirea putea fi amânată cu aproximativ 14 luni.
Într-un pachet convențional, conexiunile electrice sunt în mare parte fixe, astfel încât cea mai slabă celulă poate limita un întreg șir conectat în serie. Soluția studiată adaugă comutatoare electronice și logică de control pentru a izola o celulă sau un grup degradat și pentru a redirecționa curentul prin elementele rămase.
Studiul publicat în Nature Communications arată că cea mai detaliată și idealizată configurație ar putea crește durata de viață cu peste 20% pentru anumite baterii de înaltă tensiune. Efectul a fost mai evident la camioanele electrice și la autoturismele cu autonomie mare, cu multe celule conectate în serie. Cercetătorii subliniază însă că valoarea de peste 20% este o limită superioară teoretică, deoarece modelul presupune control individual pentru fiecare celulă. Sistemele mai practice, care gestionează grupuri de celule, folosesc mai puțină electronică, dar oferă și un câștig mai mic.
Există și un compromis economic. La estimările actuale, electronica suplimentară mărește costul pachetului cu aproximativ 9%. Cercetătorii plasează pragul aproximativ de rentabilitate în jur de 12%; peste această valoare, avantajul economic pe durata de viață devine mai puțin probabil. Un scenariu modelat mai robust a folosit un cost suplimentar sub aproximativ 7%, o capacitate de peste 50 kWh și un rulaj anual sub 12.150 km. Estimarea hardware actuală presupune, de asemenea, producția a doar circa 1.000 de seturi, adică aproape de scară de prototip.
Tehnologia merge dincolo de simpla diagnosticare a stării celulelor. Sistemul trebuie nu doar să detecteze degradarea, ci și să schimbe dinamic configurația electrică a bateriei, scoțând din circuit celulele sau grupurile slăbite.
Nu există încă autoturisme sau camioane de serie care să folosească exact arhitectura studiată. Există însă sisteme experimentale și demonstratoare; Chalmers menționează Volvo SmartCell și testarea pe șosea a unui prototip de către un mare producător. Prin urmare, rezultatele modelării nu trebuie aplicate direct bateriilor EV aflate astăzi în producție. Cercetarea indică mai degrabă o posibilă metodă de a utiliza pachetul mai mult timp și de a reduce riscul ca doar câteva celule care îmbătrânesc mai repede să impună înlocuirea prematură a întregii baterii.